近日，微軟研究院宣布了一個非常有意思的“二氧化硅項目”。該項目主要是開發一種環保方法，可以使用超快激光在玻璃板中存儲大量數據——這樣一來，就可以將音樂、電影等“拷貝”保存在玻璃中。

更神奇的是，一旦這些數據成功寫入，硅玻璃內的數據將在數千年－數萬年內保持不變，并且能夠承受電磁脈沖和極端溫度。

簡單來說，微軟用石英玻璃制造了一張張3英寸長的正方形“硬盤”，每張可儲存100GB的數據，大概可儲存兩萬首歌曲。

該項目是微軟與專注于可持續發展的風險投資集團Elire合作開展的，雙方希望可以找到一種更可持續的數據捕獲形式，使玻璃中的數據變得“牢不可破”。

玻璃存儲過程包括：使用超快飛秒激光寫入，通過計算機控制的顯微鏡進行讀取、解碼和轉寫，最后存儲在“圖書館”中。值得注意的是，這個“圖書館”是被動運行的，不使用電力，這有可能大大減少與長期數據存儲相關的碳排放。

“二氧化硅項目”打造了一種更可持續的數據捕獲形式，超越了壽命有限的磁存儲，后者存在著頻繁的重復復制、不斷增加的能源消耗和運營成本等劣勢。

二氧化硅項目工程師Ant Rowstron表示：“磁性技術的使用壽命是有限的，一個硬盤驅動器大約可以使用5－10年。一旦生命周期結束，你就得把它復制一遍，存到新一代的媒體上。老實說，如果考慮到我們正在使用的所有能源和資源，這既麻煩又不可持續。”

用玻璃保存全球音樂的未來

專注于可持續發展的風險投資集團Elire現在已成為最新一家與微軟研究院（Microsoft Research）Project Silica團隊合作的公司，加入了CMR Surgical等公司的行列，后者正在使用玻璃數據存儲來改變機器人手術的未來。

Elire將在挪威斯瓦爾巴群島的全球音樂庫（Global Music Vault）中使用這項技術，一小片玻璃可以容納數Tb的數據，足以存儲大約175萬首歌曲或13年的音樂。這是向可持續數據存儲邁出的重要一步。

微軟指出，盡管玻璃存儲尚未準備好大規模推廣，但因其具備耐用性和成本效益，它被視為一項前景光明的可持續商業化解決方案，后持續的維護成本也將“微乎其微”。只需要將這些玻璃數據儲器存放在無需電力的庫中。當需要時，機器人會爬上貨架取回，以便后續導入操作。

光學數據存儲的潛力有多大？

根據存儲方式的不同，存儲方式可以是電磁介質、光學介質或其他介質。傳統的光存儲系統使用像藍光這樣的光盤，其中包含一層反射材料。光驅使用激光在相鄰的涂層上產生不反射的凹坑，讀取凹坑的激光可以檢測到這些凹坑。凹坑的模式和未燃燒的反射區域被檢測出來后，可以對存儲的數據進行編碼。

但在互聯網、社交媒體和云計算應用數據指數級增長的背景下，超高密度光數據存儲的需求暴漲——數據存儲迫切需要克服傳統磁性硬盤驅動器或磁帶以及固態驅動器（SSD）存儲的瓶頸，并新型長期數據存儲解決方案。

人們普遍認為，光學技術是提高海量數據存儲能力的關鍵。上述借助玻璃來進行數據存儲的概念可以追溯到19世紀，后經精心改良、技術升級迭代，諸多障礙被一一克服。

此外，相比目前的光盤技術，光學數據存儲比較突出的一點優勢是：它能夠實現多維的數據存儲。

顧名思義，多維數據存儲主要是以三維以上的結構（如多層光盤、卡片、晶體或立方體）記錄和讀出信息。信息的寫入和讀出，在這個過程中，通常是通過將一個或多個激光束聚焦到三維介質中來實現的。由于存儲介質的體積性質，在寫入或讀取所需的基準之前，需要激光通過其他點。這意味著寫和讀函數通常都需要非線性，以便在給定時間只處理一個局部點。

時至今日，5D光數據存儲技術已經得到驗證——使用這種技術的光盤可以存儲高達360Tb的數據，并可以保存數十億年。1996年，科學家首次提出并演示了使用飛秒激光來記錄存儲數據。這項技術于2010年由京都大學Kazuyuki Hirao的實驗室首次演示，并由南安普頓大學光電子研究中心的Peter Kazansky研究小組進一步發展演進。此外，日立和微軟也已經研究了基于玻璃的光存儲技術，后者的項目被稱為“Project Silica”。全球范圍內，光存儲市場的主要玩家還包括：索尼、西部數碼、三星電子、IBM、東芝、富士通。

5D光學數據存儲主要是基于一種實驗性納米結構玻璃，它不僅通過在三維空間中編碼數據來存儲信息，而且還通過與雙折射有關的兩個參數來存儲信息，這些參數是由聚焦在玻璃介質中的飛秒激光的偏振和強度控制的。納米結構的大小、方向和三維位置構成了上述五個維度。

然而，為了提高這項技術的商業應用前景，還需要提高數據讀取速度。此外，由于必需的高功率激光系統和缺乏數據可重寫性，其應用可能會受到限制。

光學數據存儲也適用于多電平編碼技術，它通過使用不同的離散信號強度級別每點寫入多個比特，可以顯著增加存儲容量。多級數據存儲還可以同時讀出多個比特，從而提高數據的讀出速率，這對于大數據集來說是非常重要的。

在南澳大利亞大學和新南威爾士大學的一項新興技術中，科研人員們可以利用無機熒光粉的獨特特性來存儲數據。這種方法具有可重寫和使用低功率激光器的潛力。此外，該技術也不需要低溫，而是能夠在室溫下燃燒光譜孔，從而更加實用。

來源：OFweek激光網